JPS62219677A - 積層型変位発生素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、積層型変位発生素子の製造方法に係り、さら
に詳しくは内部電極層と変位発生層を同時焼成一体化し
た積層型変位発生素子の製造方法に関する。

（従来の技術） 型 積層系変位発生素子として従来いくつかのものが知られ
ている。例えば、積層セラミックコンデンサと同じ構造
を有するもの、内部電極層と変位発生層とが同じ面積を
有するものなどが代表的である。このようなものの中で
特開昭８０−２２９３８０号公報に記載されている積層
型変位発生素子は、内部電極層の周辺部の一部に絶縁層
が形成されているため耐圧耐久性等の点で優れている。

特開昭８０−２２９３８０号公報では単に積層体の側面
に絶縁物を塗布する。ことにより絶縁層を形成している
が、このような方法では空隙の奥まで絶縁物を詰め込む
ことができず、そのうえ小さな気泡が残ってしまう。そ
の結果、耐圧耐久性等の点で十分な特性を得ることがで
きなかった。

さらに、積層型変位発生素子においては、変位発生層と
内部電極層の接着性が悪いという問題点があった。

（発明が解決しようとする問題点） 以上のように内部電極層の周辺部の一部に絶縁層が形成
されている構造の積層型変位発生素子においては、絶縁
層に空孔が残り、さらに絶縁層と内部電極層の間にクラ
ックが成長しやすく、強度が低い、という問題点があっ
た。

本発明は以上の点を考慮してなされたものであり、前述
のような構造的欠陥がなく、変位発生層と内部電極層の
接着性が良好な積層型変位発生素子を製造方法を提供す
ることを目的とする。

［発−明の構成］ （問題点を解決するための手段と作用）本発明は、積層
型変位発生素子の製造方法において、変位発生層と内部
電極が交互に複数積層され、この内部電極層の面積が変
位発生層の面積より小さく、内部電極層の周縁部に空隙
が形成されている積層体の空隙に、減圧下で絶縁物を充
填する工程を具備したことを特徴とする積層型変位発生
素子の製造方法である。

本発明における変位発生層と内部電極層が交互に複数積
層され、この内部電極層の面積が変位発生層の面積より
小さく、内部電極層の周辺部に空隙が形成されている積
層体は、通常用いられている方法で作製され、その製法
は特に限定されるものではない。例えば、変位発生層と
内部電極層を交互に複数枚積層し、これにダイヤモンド
ブレードを使用したカッティングマシーンで溝を形成す
る方法、変位発生層の周辺部に高温により消失するよう
・な部材を設け、残りの部分に電極層を形成し、この変
位発生層と消失部材・電極層を交互に積層することによ
り積層体を形成し、次いて高温で焼成することにより目
的とする積層体を得る方法等により作製することができ
る。

本発明では、以上のようにして得られた空隙を有する積
層体に絶縁物を浸漬あるいは塗布等により付着させ、減
圧下に置くことにより空隙に絶縁物を充填する。また、
本発明では、減圧下で積層体に絶縁物を付着させてもよ
く、減圧にする時間は使用する絶縁物の種類、空隙の大
きさ等により適宜決定する。減圧にする際の真空度は少
なくとも１０　ｔｏｒｒ以下、最適には１０−’ｔｏｒ
ｒ以下であることが望ましい。１０　ｔｏｒｒ以上の低
い真空度では空隙の幅や、絶縁物の種類によっては充填
が不十分になってしまう。

本発明により製造される積層型変位発生素子は次のよう
なものである。内部電極層と変位・発生層は交互に積層
されており、変位発生層は２層以上であれば何層であっ
てもよい。

素子の側面には内部電極とリード線とを電気に接続する
ために外部電極が設けられている。

外部電極は、複数の内部電極を電気的に接続している場
合もある。

内部電極層の面積は、変位発生層の面積よりも小さく、
周縁部の一部は素子の側面よりも内側に引込んでおり、
この部分に絶縁体層が形成されている。このような内部
電極層と絶縁体層のパターンとしては第２図に示すよう
なものが考えられる。

変位発生層には、電圧印加により歪が発生る材料であれ
ば、何を使用しても良く、ＰｂＴ　Ｌ　Ｏ−ＰｂＺ　ｒ
　Ｏ３系等の圧電材料、ｐｂ（Ｍ　ｇｌ／８Ｎ　ｂ２／
８）　ＯＰｂＴ　ｉＯａ系等の電全材料および反強誘電
体材料が挙げられる。

また内部電極層は導電性を有する材料であれば何を使用
しても良く、金属はもちろん導電性酸化物や半導体材料
であってもよい。外部電極には導電性を有する材料であ
れば何を使用してもよい。

空げきに注入する絶縁体材料としては、工ボキシ樹脂な
どの絶縁性樹脂や絶縁ペースト（ガラスペースト）など
があげられるが、望ましくは変位発生時のクランプ効果
を小さくするために容易に変形可能なウレタン樹脂やシ
リコンゴムが良い。

【実施例］ 以下に本発明の詳細な説明する。圧電材料としてＰ　ｂ
　Ｔ　ｉＯＰ　ｂ　Ｚ　ｒ　Ｏａ系の材料（ｄ３３　＝
　　４４ｆ３Ｘ１０−”’　ｍ／ｖ　）を用いた。

所望の組成となるようにＰｂ令、Ｚｒ０ａ、Ｔ　ｉＯ２
等の原料を秤量し、８００℃で焙焼し粉砕して圧電材料
原料粉末を得た。この原料粉末にバインダー、蓬剤等を
加えスラリーを形成し、ドクターブレード法により厚さ
　２５０μｍのグリーンシートを作成した。

次いでグリーンシート上に内部電極層形成用のＰｔペー
ストを印刷・塗布する。実際には積層後所定パターンで
切断するためグリーンシートには変位発生層となる複数
の領域にＰｔペーストパターンを形成する°が、１個分
の変位発生層についてそのパターンは第２図（ａ）に示
したものとする。変位発生層の形状は５　Ｘ　５　ａｍ
の正方形とし、Ｐｔペーストはその３辺の端部から０．
５ｍｍを残し、全面に塗布した。その残された部分には
カーボンペーストを塗布した。

次にこの２種のグリーンシートを２０ 層積層した（第３図）。その後、６０℃、３００ｋｇ／
Ｑ♂で加圧し、所定の形状に切り出した。

（第４図（ａ））。なお第４図中（４１）は変位発生層
、（４２）は内部電極層、（４３）は絶縁体層形成層で
ある。絶縁体形成層は５−１０μｍの厚さである。

その後１２２０℃で焼成した。焼成時にカーボンペース
トは消滅し、空げき（４４）となった（図４（ｂ））。

得られた素子形状は４．９×５．４Ｘ　　３．５ｔで、
変位発生層一層あたり　１６０μｍであった゛。次いで
この焼結体の内部電極露出面を研磨し、空げきを介して
一層おきに露出している内部電極を接続するため、空げ
きが存在する側面にＡｇペーストを印刷し、８００℃で
焼き付は外部電極（４５）とした。

このときＡｇペーストは粘度の高いものを使用しく８０
０ｐｓ）空げきには浸透しないことが確認された。

次にガラス製のビーカーに気泡を除去した熱硬化性のエ
ポキシ樹脂を入れ、その中に素子を浸漬した。このビー
カーを密閉容器に入れ真空ポンプで３０分間減圧した（
第１図）。

このとき真空度を測定したところ１０−２ｔｏｒｒに達
していた。

次に素子をビーカーから取り出し、１５０℃で２時間熱
処理をほどこし、エポキシ樹脂を硬化させ絶縁体層（４
６）とした。

このように作製した素子の１個をカッティングマシーン
で切断し、断面を電子顕微鏡で観察したところ、幅５μ
ｍ以下の空げきの一番、奥にまでエポキシ樹脂が完全に
充てんされていることが確認された。この素子を３２０
Ｖで分極処理をほどこし変位特性を測定した。

本実施例では変位量が素子の厚さに対し０．１％であり
、顕著な変位のクランプ効果はみられなかった。これは
、絶縁材料として変形容易なエポキシ樹脂を使用したた
め、駆動電圧が印加されない部分での変位の抑制が小さ
いためと考えられる。

本実施例では、最初に外部電極を焼き付けなどで形成し
、さらにリード線をはんだ付けしたあとで絶縁材料を空
げきに注入しているので、銀焼付けやはんだ付けに耐え
られないエポキシ樹脂やシリコンゴムなどの材料を絶縁
体材料として使用できる。このとき減圧下で注入すれば
、外部電極の裏側にも絶縁体材料をまわり込ませること
ができる。同様に外部電極を素子の焼成と同時に形成し
た場合も、外部電極の裏側に絶縁体材料をまわり込ませ
ることができ、空げきを絶縁体材料で簡単かつ完全に充
てんすることができる。このようなことは単に絶縁物に
浸漬するだけでは困難である。

次にこの素子に大電圧を印加して耐圧試験を行なった。

この素子の耐圧は電界に換算してＬ２．５ＫＶ／　ｍｍ
であり、減圧せずに絶縁体材料を浸漬した場合の約２倍
であった。

さらに、積層方向上下から引っ張り力を加えることによ
り変位発生層と内部電極層の接着性を測定した。その結
果、本実施例では、１００．２ｋｇｆ’／ｃＪまで耐性
を示したのに対し、減圧せずに絶縁体材料を浸漬した比
較例の場合には、７．７ｋｇｆ’／ｃＪまでしか耐性を
示さなかった。

以上のように本実施例では、比較例よりも１０倍以上の
引張強度を示すことが明らかとなった。

［本発明の効果］ 本発明によれば、絶縁層と内部電極層の間に隙間がなく
、変位発生層と内部電極層の接着性が良好な積層型変位
発生素子の製造方法を提供することができる

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法を示す原理図、第２図は本発
明により作成される素子を示す内部電極層の平面図、第
３図は本発明により作成される素子を示す分解斜視図、
第４図は本発明により作成される素子を示す断面図であ
る。 第１図 第３凶 第　　４　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）積層型変位発生素子の製造方法において、変位発
   生層と内部電極層が交互に複数積層され、この内部電極
   層の面積が変位発生層の面積より小さく、内部電極層の
   周縁部に空隙が形成されている積層体の空隙に、減圧下
   で絶縁物を充填する工程を具備したことを特徴とする積
   層型変位発生素子の製造方法
2. （２）前記絶縁物を注入する際の減圧が１０ｔｏｒｒ以
   下であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   積層型変位発生素子の製造方法（３）高温下で消失する
   ような部材を空隙にしようとする部分に形成しておくこ
   とにより、焼成により空隙が形成されるようにしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の積
   層型変位発生素子の製造方法